CC BY
8
В.А. Тимирязев, С.В. Дудко, А.А. Болохонов
моделирован™
ПРИНИМАЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ОРГАНИЗАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ВЫБОРА НАИМЕНЬШЕГО ПО СЕБЕСТОИМОСТИ ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Рассмотрены вопросы моделирования принимаемых технологических и организационных решений при обосновании выбора наименьшего по себестоимости разрабатываемого варианта технологического процесса.
Ключевые слова: моделирование, решения, организационные, технологические, метод, себестоимость, режимы, оборудование, площади.
Для выбора варианта технологического процесса, обеспечивающего наименьшую заводскую себестоимость изготовления детали, разработана компьютерная программа моделирования принятия организационно-технологических решений при проектировании технологического процесса. Алгоритм работы компьютерной программы приведен на рис. 1.
Согласно алгоритму в начале осуществляется ввод основных исходных данных для рассматриваемых вариантов технологического процесса. На основе этого рассчитывается заводская себестоимость изготовления детали по каждому из вариантов при различных объемах выпуска изделий. А затем путем сравнения себестоимости по рассматриваемым вариантам процесса пользователь может выбрать вариант технологического процесса с наименьшей себестоимостью.
Выбор оптимального варианта технологического процесса осуществляется в диалоговом режиме. Работая с компьютером, пользователь имеет возможность оперативно изменять задавае-
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 3. С. 241-249. © 2017. В.А. Тимирязев, С.В. Дудко, А.А. Болохонов.
УДК 621.992.7
мые параметры: состав оборудования и технологической оснастки, стоимость оборудования и производственных площадей. Он может также изменять режим работы участка, переходя от одной к двух или трехсменной эксплуатации оборудования с использованием различного числа производственных рабочих.
Расходы, связанные с изготовлением детали делятся на два вида [1]:
1) первоначальные затраты на приобретение оборудования, необходимого для изготовления заданной номенклатуры деталей, затраты на производственные площади, а также затраты на закупку инструмента и технологической оснастки; эти расходы не зависят от программы выпуска;
2) расходы, которые зависят от программы выпуска; они включают затраты по заработной плате, затраты на материал, а так же затраты, на электроэнергию, на с содержание и амортизацией оборудования.
( Конец ^
Рис. 1. Алгоритм моделирования вариантов технологических процессов
Если первый вид расходов обозначить переменной b, а вторую переменной m, то себестоимость изделий определяется выражением:
C = b + m • x, (1)
где x — количество изготавливаемых деталей (задаваемый объем выпуска).
Применим выражение (1) для анализа и сравнения трех различных вариантов технологического процесса изготовления детали «крышка».
Согласно первому варианту технологический процесс осуществляется с использованием универсального оборудования:
C = b1 + m1 • x (2)
Во втором варианте используются токарные и фрезерные станки с ЧПУ но при этом присутствуют так же отдельные универсальные станки:
C2 = b2 + m2 • x (3)
При третьем варианте деталь изготавливают на современных многоцелевых станков с ЧПУ токарно-фрезерного типа с приводными головками:
C3 = b3 + m3 • x (4)
Обработка исходных данных и получения результатов в виде таблиц и графиков, выполняется программным приложением «Microsoft office excel».
Для каждого из вариантов составляется таблица исходных данных [2]:
а) суммарные затраты штучного времена на однотипные операции;
б) стоимость единицы оборудования для каждого вида обработки;
в) потребляемая мощность единицы оборудования для вида обработки;
г) удельная площадь, занимаемая оборудованием каждого вида;
д) часовая тарифная ставка и разряд производственных рабочих;
е) процент амортизационных отчислений для оборудование;
ж) стоимость материала на единицу изделия.
Разработанная программа автоматически рассчитывает составляющие себестоимости единицы изделия для каждого варианта технологического процесса. Расчет составляющих себе-
Рис. 2. Алгоритм подпрограммы расчета составляющих себестоимости единицы изделия и суммарных затрат заводской себестоимости изделия для каждого из вариантов технологического процесса: t — условный номер варианта технологического процесса; n — количество изготавливаемых деталей; f(n) — функция соответствующей составляющей себестоимости от числа изготавливаемых деталей
стоимости единицы изделия осуществляется согласно приведенному алгоритму (рис. 2). В начале рассчитываются организационно-технологические составляющие, включающие годовой фонда времени, количество станков, число производственных рабочих, метраж производственных площадей. Затем выполняется расчет составляющих себестоимости, которые представлены как функции Zi = Дл) от количества изготавливаемых деталей. В результате суммирования результатов получаем заводскую себестоимость изделия для каждого из вариантов техпроцесса: I=к
5 =Ё ^ , (5)
1=1
где k — количество составляющих себестоимости.
Рис. 3. График зависимости себестоимости изделий от программы выпуска
Результаты моделирования представляются в виде графиков, в которых по оси абсцисс отображается годовая программа выпуска изделий х (шт.), а по оси ординат заводская заводской себестоимости изделия С (руб.) для каждого из вариантов технологического процесса (см. рис. 3, 4, 5).
На графиках полученные результаты отображаются в виде ломанных линий. Пунктирной линией отображается стоимость при первом варианте, когда применяется универсальное оборудование. Штрих-пунктирной линией показан график, отражающий стоимость при втором варианте. Сплошной линией представлен график, отражающий стоимость для третьего варианта, когда применяются современные многоцелевые станки с ЧПУ. Ступенчатый характер ломанных линии означает, что при определенной программе выпуска требуется приобретение дополнительного станочного оборудования. По первому варианту удвоение оборудования требуется при программе 3500 шт, по второму варианту при программе выпуска 6000 шт., а при третьем варианте при программе выпуска 10 000 шт. Графики показывают, что при годовой программе выпуска до 3500 шт. минимальная себестоимость детали достигается при первом варианте. При годовой программе выпуска от 3500 до 6000 шт. минимальная себестоимость детали обеспечивается при вто-
ром варианте технологи, а при программе выпуска от 6000 до 10 000 шт. изделий наименьшая себестоимость обеспечивается при реализации третьего варианта технологии с применением современных многоцелевых станков.
Разработанная программа позволяет оценить также влияние затрат штучного времени на отдельных операциях на себестоимость изделия. Уменьшение штучного времени может быть достигнуто как за счет сокращения затрат вспомогательного времени, так и за счет уменьшения машинного времени при использовании более высоких режимов обработки. При изменении режимов, а следовательно и времени обработки, программа автоматически рассчитывает все остальные показатели себестоимости и изменяет соответствующие графики. Так, например, при увеличении затрат времени на выполнение токарной обработки на 0,5 часа и увеличении времени фрезерной обработки на 0,4 часа, графики, отображающие себестоимость изготавливаемых изделий будут иметь вид (см. рис. 4).
Программа моделирования позволяет также оценить влияние изменения стоимости оборудования на себестоимость изделий. Так, например, при увеличении стоимости многоцеле-
80000000 ---
*
70000000
60000000
50000000
ю
ч 40000000 о
о.
30000000
20000000
10000000
о -----
О 5000 10000 15000 20000 25000 30000
- - ■ Ряд1 — - Ряд2 -РядЗ Программа выпуска, шт
Рис. 4. Себестоимость изделий, изготавливаемых при измененных затратах штучного времени
/
_ У
I .....•/ /--
#
-г - - - /
5000 10000 15000
- - - Ряд1 — - Ряд2
■РядЗ
25000 30000
Программа выпуска, шт
Рис. 5. Графики сравнительной себестоимость изделий, получаемой при увеличении стоимости многоцелевого станка
Рис. 6. Графики сравнительной себестоимость изделий, отражающие уменьшение годового фонда времени работы токарных и фрезерных станков с ЧПУ по варианту 2
вых станков до 5 000 000 руб. график себестоимости обретает следующий вид (рис. 5).
Программа моделирования позволяет также отразить влияние изменения годового фонда времени работы отдельных станков (см. рис. 6).
Так, например, при уменьшении годового фонда времени работы токарных и фрезерных станков с ЧПУ по варианту 2 до 1810 часов, график себестоимости изделий приобретает следующий вид (см. рис. 6)
Разработанную методику и расчетную программу моделирования организационно-технологических решений можно эффективно применять для сравнения вариантов различных технологических процессов для изготовления различных деталей машин [3].
Разработанный алгоритм и программа моделирования принимаемых технологических и организационных решений обеспечивает возможность выбора наименьшего по себестоимости варианта технологического процесса изготовления деталей при различных объемах выпуска и возможности варьировании различными параметрами, включая состав и стоимость оборудования, режим работы предприятия, количество производственных площадей и фонда заработной платы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мнацаканян В. У., Морозов В. В., Схиртладзе А. Г., Тимирязев В. А. Основы технологии машиностроительного производства. Учебник для вузов в 2-х ч. / Под ред. В. А. Тимирязева. — Владимир: изд. ВГТУ, 2011.
2. Тимирязев В. А., Схиртладзе А. Г., Таиров И. Е. Моделирование операций механической обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием САМ-системы. Сборник трудов семинара «Современные технологии в горном машиностроении». — М.: МГГУ, 2015. -С. 49-58.
3. Тимирязев В. А., Гололобов Д. В., Дудко С. А., Пчельников Р. В. Повышение эффективности многоцелевых станков путем расширения состава применяемого режущего инструмента // Технология машиностроения. - 2015. - № 8. - С. 13-16. ЕШЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Тимирязев В.А.1 - доктор технических наук, профессор, e-mail: [email protected], Дудко С.В.1 - аспирант, Болохонов А.А.1 - аспирант, 1 МГТУ «СТАНКИН».
Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2017. No. 3, pp. 241-249.
UDC 621.992.7
V.A. Timiryazev, S.V. Dudko, A.A. Bolokhonov
MODELING TAKEN OF TECHNOLOGICAL
AND ORGANIZATIONAL SOLUTIONS TO SELECT THE LEAST COST OPTION FOR PROCESS
The questions of modeling adopted technological and organizational solutions in justifying the selection of the least cost option developed process.
Key words: modeling, solving, organizational, process, method, cost, modes, equipment, space.
AUTHORS
Timiryazev V.A}, Doctor of Technical Sciences,
Professor, e-mail: [email protected],
Dudko S.V.1, Graduate Student,
Bolokhonov I.A.1, Graduate Student,
1 Moscow State University of Technology «STANKIN»,
127055, Moscow, Russia.
REFERENCES
1. Mnatsakanyan V. U., Morozov V. V., Skhirtladze A. G., Timiryazev V. A. Osnovy tekhnologii mashinostroitel'nogo proizvodstva. Uchebnik dlya vuzov v 2-kh ch. Pod red. V. A. Timiryazeva (Principles of machine engineering. Textbook for high schools in 2 parts. Timiryazev V. A. (Ed.)), Vladimir, izd. VGTU, 2011.
2. Timiryazev V. A., Skhirtladze A. G., Tairov I. E. Modelirovanie operatsiy mekhan-icheskoy obrabotki detaley na stankakh s ChPUs ispol'zovaniem SAM-sistemy. Sbornik tru-dov seminara «Sovremennye tekhnologii v gornom mashinostroenii» (Modeling tooling of parts by NC machines with CAM systems. Modern Technologies in Mining Machine Engineering: Workshop Collected Works), Moscow, MGGU, 2015, pp. 49-58.
3. Timiryazev V. A., Gololobov D. V., Dudko S. A., Pchel'nikov R. V. Tekhnologiya mashinostroeniya. 2015, no 8, pp. 13-16.
I МЫСЛИ О РОЛИ КНИГИ В ОБЩЕСТВЕННЫХ ПРОЦЕССАХ
Многие ученые и инженеры, которые могли бы стать хорошими авторами книг, стесняются их писать. Смелее, друзья, награда автору обеспечена.
д
